KR101842861B1 - 이중 편파 수신을 위한 소형 전파 탐지용 렉테나 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 이중 편파 수신을 위한 소형 전파 탐지용 렉테나는, 실리콘 기판 위에 형성되는 제1금속 층; 상기 제1금속 층 위에 형성되는 접지 면; 상기 접지 면 위에 형성되어, 패치 안테나로서 동작하는 제2금속 층; 및 상기 패치 안테나의 일 지점과 상기 접지 면의 홀(hole)을 통해 상기 제1금속 층과 수직으로 연결되는 피드 라인(feed line)을 포함하고, 정류기와 안테나가 별도의 부가 회로 없이 결합됨에 따라, 회로 제작에 요구되는 면적이 축소됨으로 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.

Description

이중 편파 수신을 위한 소형 전파 탐지용 렉테나{Small rectenna for receiving dual polarization and detecting electromagnetic wave}

본 발명은 입력 전파를 출력 DC 전압으로 전환하는 렉테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이중 편파 수신을 위한 소형 전파 탐지용 렉테나에 관한 것이다.

렉테나 (Rectenna)는 정류기 (Rectifier) 회로와 안테나 (Antenna)구조를 결합하여 외부로부터 주입되는 입력 전파 (Input RF 신호)를 출력 DC 전압 (Output DC Voltage)으로 전환하여 후속 신호처리 회로에 전달하는 기능을 제공 한다.

렉테나는 일반적으로 무선전력 전송, 에너지 하베스팅, 통신신호 검출 (Demodulator), 전력 측정 (Power Meter) 등에 응용되는 데, 근래에는 밀리미터파 또는 테라헤르츠파 대역에서 배열 형태로 구성되어 이미지 도출용 시스템도 적용된다.

이러한 렉테나와 관련하여, 도 1은 본 발명과 관련하여, 여러 개의 요소 회로들이 결합된 렉테나의 정류 회로를 도시한 것이다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 렉테나의 정류 회로(100)는 RF 정합(matching) 회로(110), DC 블록(block) 회로(120), 다이오드(130), 및 RF 블록(block) 회로(140)를 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, RF 정합(matching) 회로(110), DC 블록(block) 회로(120), 다이오드(130), 및 RF 블록(block) 회로(140)를 포함하는 렉테나는 여러 개의 요소회로의 결합을 통해 구성됨에 따라, 지나치게 큰 정류 회로로 인하여 전체 렉테나의 면적을 현저히 증가시킨다는 문제점이 있다.

한편, 도 2는 본 발명과 관련하여, 테라헤르츠 대역의 렉테나 배열을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 테라헤르츠 대역의 렉테나 배열에서, 단위 렉테나 픽셀의 전체 면적에서 안테나가 차지하는 비중은 20% 내지 25%에 불과하다. 이는, 정류기와 안테나를 동일 공간에서 효율적으로 결합하지 못함에 따라 렉테나가 차지하는 면적이 증가하기 때문이다. 따라서, 현재 렉테나는 정류기와 안테나를 동일 공간에서 효율적으로 결합하지 못함에 따라 안테나 면적 대비 전체 렉테나의 면적이 증가한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 정류기와 안테나를 동일 공간에서 효율적으로 결합하는 렉테나의 구조를 제안하고자 한다.

또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 해상도 향상이 가능한 렉테나 구조를 제안하고자 한다.

또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 두 종류의 신호가 결합됨에 따라 향상된 이미지 획득이 가능한 렉테나 구조를 제안하고자 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이중 편파 수신을 위한 소형 전파 탐지용 렉테나는, 실리콘 기판 위에 형성되는 제1금속 층; 상기 제1금속 층 위에 형성되는 접지 면; 상기 접지 면 위에 형성되어, 패치 안테나로서 동작하는 제2금속 층; 및 상기 패치 안테나의 일 지점과 상기 접지 면의 홀(hole)을 통해 상기 제1금속 층과 수직으로 연결되는 피드 라인(feed line)을 포함하고, 정류기와 안테나가 별도의 부가 회로 없이 결합됨에 따라, 회로 제작에 요구되는 면적이 축소됨으로 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 일 지점을 기준으로 어느 하나의 축까지의 거리가 동일한 두 개의 지점들에서 상기 접지 면으로 수직하게 연결되는 비선형(non-linear) 소자를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 일 지점은 상기 패치 안테나의 RF(Radio Frequency) 널(Null) 지점인 중앙 지점이고, 상기 패치 안테나와 상기 접지 면 또는 상기 패치 안테나와 상기 제1금속 층 사이에는 어떠한 RF 정합(matching) 회로와 DC 블록(block) 회로 없이, 상기 패치 안테나는 상기 중앙 지점에 형성되는 상기 피드 라인에 의해 상기 제1금속 층과 수직으로 연결될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 중앙 지점을 기준으로 제1축까지의 거리가 동일한 두 개의 지점들(P1, P2)에서 상기 접지 면으로 수직하게 연결되는 제1 및 제2 비선형 소자; 및 상기 중앙 지점을 기준으로 제2축까지의 거리가 동일한 두 개의 지점들(P3, P4)에서 상기 접지 면으로 수직하게 연결되는 제3 및 제4 비선형 소자를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2축은 상기 제1축과 수직하고, 상기 제1축의 방향으로 수직 편파 형태의 전파를 수신하고, 상기 제2축의 방향으로 수평 편파 형태의 전파를 수신하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 수직 편파 형태의 전파는 제1주파수 대역에서 수신되고, 상기 수평 편파 형태의 전파는 상기 제1주파수 대역과 상이한 제2주파수 대역에서 수신되는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1금속 층은 최하위 금속 층인 M1 층에 형성되고, 상기 접지 면은 상기 M1 층의 바로 위에 형성되는 금속 층인 M2 층에 형성되고, 그리고 상기 제2금속 층은 최상위 금속 층인 LB 층에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 정류기와 안테나가 별도의 부가 회로 없이 결합됨에 따라, 회로 제작에 요구되는 면적이 축소됨으로 비용 절감 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 렉테나를 배열하여 이미징 시스템을 구현할 경우, 렉테나의 면적 축소에 따른 픽셀 개수 증가로 인한 해상도 향상이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 이중 편파의 전파를 수신함에 따라, 두 종류의 신호가 결합된 향상된 이미지 획득이 가능하다.

도 1은 본 발명과 관련하여, 여러 개의 요소 회로들이 결합된 렉테나의 정류 회로를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명과 관련하여, 테라헤르츠 대역의 렉테나 배열을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 전파 탐지용 렉테나의 세부 구조를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전파 탐지용 렉테나의 세부 구조를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 패치 안테나에 DC 도선 (피드 라인)을 이용하여 임피던스 정합을 이루어지는 개념도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 피드 위치 변경에 따라 안테나의 임피던스가 변경됨을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 RF 차단 필터 제거를 위한 차동 정류기 회로를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비선형 소자의 배치 구조를 도시한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비선형 소자의 배치 구조를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 이중 편파 수신 렉테나의 동작 원리를 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 이중 주파수 이중 편파 수신 특성을 시뮬레이션한 결과도를 도시한다.
도 12는 본 발명과 관련하여, 두 종류의 색을 이용한 이중 편파 신호 수신을 통한 데이터 정확성이 향상되는 원리를 설명한 도면이다.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.

제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

먼저, 본 발명은 렉테나의 정류기를 평면 패치 안테나의 내부 공간에 효율적으로 결합하여 크기가 현저히 축소된 렉타나의 구조를 제시한다. 렉테나 픽셀의 축소를 통해 회로의 불필요한 복잡성을 제거하여 회로 성능을 동시에 향상시킨다. 패치 안테나 내부에 정류기의 이중 배치를 통한 수직 및 수평 편파를 보유한 RF 신호를 동시에 수신할 수 있는 기능을 추가한다. 이러한 안테나 편파 다이버시티를 통하여, 수신 데이터의 증가 또는 수신 이미지의 정확도 향상을 시도한다.

이하, 본 발명에 따른 이중 편파 수신을 위한 소형 전파 탐지용 렉테나에 대해 살펴보기로 하자. 이와 관련하여, 도 3은 본 발명에 따른 전파 탐지용 렉테나의 세부 구조를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전파 탐지용 렉테나(200)는 PCB 기판 혹은 집적회로 칩으로 제작되어 입력되는 RF 신호를 수신하는 평면구조의 패치 안테나(230)가 포함된다. 더불어, 상기 패치 안테나(230)의 상위 금속 (Top Metal) 과 하위 접지 면(Ground, 220)의 전압차를 활용하여 적절한 지점에 다이오드 및 트랜지스터와 같은 비선형 소자(250)를 연결한다. 또한, 상위 금속의 중앙 부분에 존재하는 RF 신호가 차단된 Null 지점에서 금속선 (피드 라인, 240)을 연결하여 DC 전압을 샘플하게 된다.

한편, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전파 탐지용 렉테나의 세부 구조를 도시한다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전파 탐지용 렉테나(200)는 제1금속 층(210), 접지 면(220), 제2금속 층(230) 및 피드 라인(feed line, 240)을 포함한다. 또한, 상기 전파 탐지용 렉테나(200)는 비선형 소자(250)를 더 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, CMOS 공정 환경을 가정하여 렉테나가 제작될 수 있다. 도 4와 같이 CMOS 공정에서는 회로를 구현하기 위해 실리콘 기판 위에 다양한 금속 및 절연체 층을 제공한다.

상기 제1금속 층(210)은 실리콘 기판 위에 형성된다. 한편, 상기 제1금속 층(210)은 최하위 금속 층인 M1 층에 형성된다.

상기 접지 면(220)은 상기 제1금속 층 위에 형성된다. 한편, 상기 접지 면(220)은 상기 M1 층의 바로 위에 형성되는 금속 층인 M2 층에 형성된다.

상기 제2금속 층(230)은 상기 접지 면 위에 형성되어, 패치 안테나로서 동작한다. 따라서, 상기 제2금속 층(230)은 상기 패치 안테나(230)로 지칭될 수 있다. 한편, 상기 제2금속 층(230)은 최상위 금속 층인 LB 층에 형성된다. 이와 같이, 상기 패치 안테나(230)는 상위 금속에 해당하는 LB 층을 사용하고 상기 접지면(200)은 M2 금속으로 설정하여, 패치 안테나의 내부 공간을 최대한 크게 확보하는 것이 가능하다.

상기 피드 라인(240)은 상기 패치 안테나(230)의 일 지점과 상기 접지 면(220)의 홀(hole)을 통해 상기 제1금속 층(210)과 수직으로 연결된다.

상기 비선형 소자(250)는 상기 제1금속 층(210)이 적층되는 베이스 기판인 실리콘 기판 위에 제작되도록 구성된다. 여기서, 상기 비선형 소자(250)는 다이오드, 및 트랜지스터 중 적어도 하나일 수 있다. 또한, 상기 비선형 소자(250)와 관련하여, DC 도선 (피드 라인)과 기타 소자 연결용 금속은 M1 금속을 이용하여 구성한다.

한편, 도 5는 본 발명에 따른 패치 안테나에 DC 도선 (피드 라인)을 이용하여 임피던스 정합을 이루어지는 개념도를 도시한다. 이와 관련하여, 대체로 정류기 회로에서는 RF 신호의 반사 손실을 제거하기 위한 매칭회로가 필요하다. 하지만, 하지만, 도 5와 같이 상기 패치 안테나(230)에서 상기 비선형 소자(250)를 연결하는 지점을 적절히 설정하면 소자가 필요로 하는 안테나 저항을 직접 제공할 수 있어 매칭회로를 제거하거나 단순화시킬 수 있다. 또는, 상기 패치 안테나(230)에서 상기 피드 라인(240)을 연결하는 지점을 적절히 설정하면 소자가 필요로 하는 안테나 저항을 직접 제공할 수 있어 매칭회로를 제거하거나 단순화시킬 수 있다. 또는, 상기 패치 안테나(230)에서 상기 피드 라인(240)과 상기 비선형 소자(250)를 연결하는 지점을 적절히 설정하면 소자가 필요로 하는 안테나 저항을 직접 제공할 수 있어 매칭회로를 제거하거나 단순화시킬 수 있다.

이와 관련하여, 도 6은 본 발명에 따른 피드 위치 변경에 따라 안테나의 임피던스가 변경됨을 도시한 것이다. 이와 같이, 연결 지점에 따라 단일 지점이 아닌 넓은 저항 영역에서 변화 가능한 안테나 저항 값의 분포가 도 6의 스미스 차트(Smith Chart)에 예시로 나타나 있다.

또한, 도 1에 나타난 정류기를 구성하기 위한 요소 회로로써 RF 와 DC를 차단시키는 필터가 필요하다. 이와 관련하여, RF 신호는 안테나를 통해 공기를 통해 외부에서 입력되기 때문에 DC 차단 필터는 자동적으로 구현되며, 패치 안테나가 공진할 때에 RF 신호가 발생하지 않는 Null 지점에 DC 도선을 연결하면 역시 자동적으로 RF차단 필터를 구현할 수 있다.

한편, 도 7은 본 발명에 따른 RF 차단 필터 제거를 위한 차동 정류기 회로를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, RF 차단 필터의 제거를 위한 안테나가 연결되지 않은 독립적인 차동 정류기 회로를 제시하고 있다. 즉, 차동회로 구성을 위해서는 입력단에 신호를 양극과 음극으로 분리하여 전달하기 위한 발룬을 추가로 요구하게 된다. 그러나 패치 안테나에서는 두 개의 소자를 중심선을 따라 대칭으로 배치하면 발룬(Balun) 없이도 차동 신호를 직접 전달하는 것이 가능하다. 이와 같은 기법의 적용으로 렉테나의 구조를 단순화하여 추가적인 공간 없이 안테나 면적으로만 픽셀 구성이 가능하다.

이와 관련하여, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비선형 소자의 배치 구조를 도시한다. 한편, 비선형 소자를 한 개만 사용할 경우 중앙에 위치한 RF Null 지점이 이동할 가능성이 있다. 따라서, 대칭성을 정확히 유지하고 Null 지점을 중앙에 확보하기 위해 두 개의 비선형 소자를 대칭 배치함으로써 차동 (Differential) 회로를 정확히 구현할 수 있다. 즉, 상기 비선형 소자(250)는 지점을 기준으로 어느 하나의 축까지의 거리가 동일한 두 개의 지점들에서 상기 접지 면으로 수직하게 연결된다. 한편, 도 8을 참조하면, 상기 일 지점은 상기 패치 안테나(230)의 RF(Radio Frequency) 널(Null) 지점인 중앙 지점으로 선택될 수 있다. 또한, 상기 패치 안테나(230)와 상기 접지 면(220) 또는 상기 패치 안테나(230)와 상기 제1금속 층(210) 사이에는 어떠한 RF 정합(matching) 회로와 DC 블록(block) 회로 없도록 이루어질 수 있다. 이를 위해, 상기 패치 안테나(230)는 상기 중앙 지점에 형성되는 상기 피드 라인(240)에 의해 상기 제1금속 층(210)과 수직으로 연결될 수 있다.

한편, 도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비선형 소자의 배치 구조를 도시한다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 도 8에 제시된 한 쌍의 비선형소자로 구성된 차동 렉테나를 도 9와 같이 수평과 수직 방향으로 각각 두 쌍으로 구성할 수 있다. 이때, 두 개의 편파 (Polarization) 에 대한 신호 탐지가 상호가 교란 (Interference) 없이 가능하다. 이와 관련하여, 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 비선형 소자(250)는 제1 내지 제4 비선형 소자(251 내지 254)를 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 비선형 소자(251 및 252)는 상기 중앙 지점을 기준으로 제1축까지의 거리가 동일한 두 개의 지점들(P1, P2)에서 상기 접지 면으로 수직하게 연결되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제3 및 제4 비선형 소자(253 및 254)는 상기 중앙 지점을 기준으로 제2축까지의 거리가 동일한 두 개의 지점들(P3, P4)에서 상기 접지 면으로 수직하게 연결되도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 제2축은 상기 제1축과 수직하고, 상기 제1축 방향으로 수직 편파 형태의 전파를 수신하고, 상기 제2축 방향으로 수평 편파 형태의 전파를 수신할 수 있다.

한편, 도 10은 본 발명에 따른 이중 편파 수신 렉테나의 동작 원리를 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 수직 및 수평 편파 신호를 독립적으로 감지하기 위해서는 두 개의 편파가 각각 다른 주파수에서 수신되도록 패치 안테나의 크기를 조절해야 한다. 즉, 상기 수직 편파 형태의 전파는 제1주파수 대역에서 수신되고, 상기 수평 편파 형태의 전파는 상기 제1주파수 대역과 상이한 제2주파수 대역에서 수신된다.

구체적으로, 도 10과 같이 수직 편파(vertical polarization)의 경우 패치 안테나(230)의 수직 길이를 조절하여 주파수 f1에서 공진하도록 설정한다. 이와 관련하여, 상기 비선형 소자(250) 중 제1 및 제2비선형 소자(A, B)만을 온 상태로 유지할 수 있다. 따라서, 상기 패치 안테나(230)의 제1방향으로 전기장(electric field: E-field)가 생성되어, 수직 편파의 전자기 신호가 발생한다.

또한, 수평 편파(horizontal polarization)의 경우 패치 안테나의 수평 길이를 조절하여 주파수 f2에서 공진하도록 설계한다. 이와 관련하여, 상기 비선형 소자(250) 중 제3 및 제4비선형 소자(C, D)만을 온 상태로 유지할 수 있다. 따라서, 상기 패치 안테나(230)의 제1방향과 직교하는 제2방향으로 전기장(electric field: E-field)가 생성되어, 수평 편파의 전자기 신호가 발생한다.

따라서 신호의 주파수 정보를 보유할 경우, 수신되는 DC 전압이 어떠한 편파 정보를 보유하는지 알 수 있게 된다.

이와 관련하여, 도 11은 본 발명에 따른 이중 주파수 이중 편파 수신 특성을 시뮬레이션한 결과도를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 두 쌍의 차동 정류 현상이 시뮬레이션 결과에 나타나 있는데, 비선형 소자 (A,B)는 286GHz에서 공진하며 수직 편파를 수신하게 되며, 비선형 소자 (C,D)는 298GHz에서 동작하며 수평편파를 수신하게 된다.

이와 관련하여, 도 12는 본 발명과 관련하여, 두 종류의 색을 이용한 이중 편파 신호 수신을 통한 데이터 정확성이 향상되는 원리를 설명한 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 이러한 이중 편파 신호를 수신할 경우 더 정확한 정보를 얻게 된다. 즉, 도 12에서는 편파정보를 단일 색의 정보로 비유하여 이러한 현상을 설명하고 있다. 즉, 배열 렉테나를 이용하여 얻은 이미지가 단색일 경우에 대비하여 두 개의 단색정보가 결합될 경우 더욱 명확한 이미지 정보 구축이 가능해 진다. 이러한 기법은 가시광선과 UV/IR 대역의 정보를 결합하여 이미지를 더욱 뚜렷하게 만드는 Multi Spectral Flash Imaging에서도 그 근거를 찾을 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 기술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능하다. 또한, 첨부된 도면으로부터 용이하게 유추할 수 있는 사항은 상세한 설명에 기재되어 있지 않더라도 본 발명의 내용에 포함되는 것으로 보아야 할 것이며, 다양한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 정류기와 안테나가 별도의 부가 회로 없이 결합됨에 따라, 회로 제작에 요구되는 면적이 축소됨으로 비용 절감 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 렉테나를 배열하여 이미징 시스템을 구현할 경우, 렉테나의 면적 축소에 따른 픽셀 개수 증가로 인한 해상도 향상이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 이중 편파의 전파를 수신함에 따라, 두 종류의 신호가 결합된 향상된 이미지 획득이 가능하다.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능뿐만 아니라 각각의 구성 요소들은 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.

Claims (6)

1. 이중 편파 수신을 위한 소형 전파 탐지용 렉테나에 있어서,
   실리콘 기판 위에 형성되는 제1금속 층;
   상기 제1금속 층 위에 형성되는 접지 면;
   상기 접지 면 위에 형성되어, 패치 안테나로서 동작하는 제2금속 층; 및
   상기 패치 안테나의 일 지점과 상기 접지 면의 홀(hole)을 통해 상기 제1금속 층과 수직으로 연결되는 피드 라인(feed line)을 포함하고,
   상기 일 지점을 기준으로 어느 하나의 축까지의 거리가 동일한 두 개의 지점들에서 상기 접지 면으로 수직하게 연결되는 비선형(non-linear) 소자를 더 포함하는, 전파 탐지용 렉테나.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 일 지점은 상기 패치 안테나의 RF(Radio Frequency) 널(Null) 지점인 중앙 지점이고,
   상기 패치 안테나와 상기 접지 면 또는 상기 패치 안테나와 상기 제1금속 층 사이에는 어떠한 RF 정합(matching) 회로와 DC 블록(block) 회로 없이, 상기 패치 안테나는 상기 중앙 지점에 형성되는 상기 피드 라인에 의해 상기 제1금속 층과 수직으로 연결되는, 전파 탐지용 렉테나.
4. 제3항에 있어서,
   상기 중앙 지점을 기준으로 제1축까지의 거리가 동일한 두 개의 지점들(P1, P2)에서 상기 접지 면으로 수직하게 연결되는 제1 및 제2 비선형 소자; 및
   상기 중앙 지점을 기준으로 제2축까지의 거리가 동일한 두 개의 지점들(P3, P4)에서 상기 접지 면으로 수직하게 연결되는 제3 및 제4 비선형 소자를 더 포함하고,
   상기 제2축은 상기 제1축과 수직하고, 상기 제1축의 방향으로 수직 편파 형태의 전파를 수신하고, 상기 제2축의 방향으로 수평 편파 형태의 전파를 수신하는 것을 특징으로 하는, 전파 탐지용 렉테나.
5. 제4항에 있어서,
   상기 수직 편파 형태의 전파는 제1주파수 대역에서 수신되고,
   상기 수평 편파 형태의 전파는 상기 제1주파수 대역과 상이한 제2주파수 대역에서 수신되는 것을 특징으로 하는, 전파 탐지용 렉테나.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1금속 층은 최하위 금속 층인 M1 층에 형성되고,
   상기 접지 면은 상기 M1 층의 바로 위에 형성되는 금속 층인 M2 층에 형성되고, 그리고
   상기 제2금속 층은 최상위 금속 층인 LB 층에 형성되는 것을 특징으로 하는, 전파 탐지용 렉테나.

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